电厂热力系统节能分析的线性化处理及其改进

作者：李士祥

来源：《科技创新导报》2012年第26期

摘要：在能源问题越来越突出的今天，电力工业的节能发展至关重要。对于发电厂而言，其热力系统节能分析的方法多种多样，且机组的容量越大，热力系统的研究就越复杂。如果可以提示出不同节能理论的内在联系，对节能理论做进一步的研究和发展，可以为电厂的节能、降耗提供科学性的指导，因此有着重要的现实意义。本文就针对该问题进行讨论，研究发电厂热力系统节能分析的线性化处理与改进方法。

关键词：发电厂热力系统节能分析线性化处理

中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0106-01

1 电厂热力系统的经济性指标

1.1 全厂热效率

火力发电厂热经济指标可以用全厂热效率ηcp表示

ηcp=Nj/BQi

上式中，Nj为净上网功率；B为燃煤量；Qi为燃煤低位发热量。可以说全厂热效率指标是反映整个电厂运行状况的综合性指标，在对系统做节能性分析时，为了对各厂责任以及主攻方向进行区分，要将其进行分解，则上式可以演变如下：

ηcp=ηbηpηiηmηg（1-Σξi）

上式中，ηb为锅炉有效吸热量与燃煤低位发热量的比值，即锅炉效率，基于额定条件下，该指标所反映的是锅炉运行水平的热经济性。ηp为汽轮机循环吸热量与锅炉有效吸热量的比值，即管道效率，所谓的锅炉有效吸热量是指锅炉向工质传递的热量总和；汽轮机循环吸热量则包括主蒸汽、再热蒸汽吸收的热量等，其它的诸如锅炉排污水吸热量或者锅炉吹灰等工质吸热量均不属于汽轮机循环吸热量的范围。并且汽轮机不仅没有将锅炉排污工质吸热量加以循环利用，反而其从补水开始，还会利用汽轮机抽汽加热至给水温度，使得汽轮机做功大受影响。所以在汽轮机循环吸热量计算过程中，不能计算排污水在汽轮机中的吸热量，面是要将其所利用的热量减去，然后再对机组能耗指标进行计算。ηi为汽轮机内部功与循环热量的比值，即汽轮机循环装置的效率，通常ηi的值约为45%，水平较低。ηm为汽轮输出功率与汽轮机内部功率先的比值，即机械效率，汽轮机输出功率与汽轮机内部功率相差汽轮机轴承的机械摩擦

损失以及汽轮机调速系统消耗的功率。通常ηm数值会大于0.99，在分析热力系统时可以将其设为不变量。ηg为电机上网功率与前端功率的比值，即发电机效率，该值也相对较大，可达到0.998，因此同样可视其为不变量。Σξi则为电厂所有辅机消费电功率之和与发电机上网功率的比值，即厂用电率，通常其范围处于0.04～0.08之间，负荷决定其大小，该指标是对辅机性能、电厂运行水平进行评价的一项重要内容。

1.2 热耗率和标准煤耗率

热耗率指标综合评价汽轮发电机组热经济性，其实质是发电机每发电1kWh，工质从锅炉吸收多少kJ的热量。

q=3600/（ηiηmηg）

根据ηi定义可知，此处锅炉吸热量主要由排污水以及锅炉自用蒸汽等所有的有效吸热量组成。分析煤耗率的指标也包括两种，即发电标准煤耗率与供电标准煤耗率，其中发电标准煤耗率定义为：

Bfd=3600/（7×4.1868ηbηiηmηg）≈123/ηbηiηmηg

而供电标准煤炭耗率则定义为：

Bfd=3600/[7×4.1868ηbηiηmηg（1-Σξi）]≈123/[ηbηiηmηg（1-Σξi）]

其中标准煤的定义为其低位发热量为7×4.1868kJ/g。

2 利用状态方程法建立通用矩阵分析模型

假设系统满足如下条件，即每级加热器中均有一个、且只有一个由抽汽管出入加热器系统的辅助汽流、有一个由给水管路出入加热系统、有一个由疏水管路出入加热系统；将给水泵耗功与轴封加热器的纯热量利用因素考虑进来；锅炉侧进出相应的工质流量。则汽水分布方程的通用矩阵分析模型为：

AD+AD+AD+TD+Q=Dt。

如果每级加热器不止进入一个汽水流，则可以根据上述推导规则进行添加。将实际热力系统中所有的辅助系统进行合并可得：

AD+Q=Dt

上式中Q为系统折合纯热量利用的向量；由于AD自身有工质进出，所以其与实际意义上的纯热量利用只是矩阵结构相似，意义仍然有所不同。